Los het mysterie achter het enorme gat in het Antarctische zee-ijs op

Een studie heeft een belangrijk proces blootgelegd dat wetenschappers is ontgaan over hoe de opening, een polynya genaamd, zich kan vormen en enkele weken kan blijven bestaan.

Een team onderzoekers van de Universiteit van Southampton, de Universiteit van Göteborg en de Universiteit van Californië in San Diego bestudeerde de Maudrise Polynya-regio – genoemd naar het bergachtige gebied ondergedompeld in de Weddellzee, dat erboven groeit.

Ze ontdekten dat polynya het resultaat is van complexe interacties tussen wind, oceaanstromingen en de unieke geografie van de oceaanbodem, die warmte en zout naar het oppervlak transporteren.

Op Antarctica bevriest het oceaanoppervlak in de winter, en zee-ijs bedekt een gebied dat twee keer zo groot is als de continentale Verenigde Staten.

In kustgebieden breekt elk jaar zee-ijs. Hier waaien sterke kustwinden van het continent en duwen het ijs weg, waardoor het zeewater eronder bloot komt te liggen. Het komt zeer zelden voor dat deze polynya's zich vormen in zee-ijs boven de open oceaan, honderden kilometers van de kust waar de zeeën duizenden meters diep zijn.

Aditya Narayanan, een postdoctoraal onderzoeker aan de Universiteit van Southampton, die het onderzoek leidde, zei: “Polynya Maudrise werd ontdekt in de jaren zeventig toen voor het eerst teledetectiesatellieten werden gelanceerd die zee-ijs boven de Zuidelijke Oceaan konden zien Tijdens de opeenvolgende winters van 1974 tot 1976 gingen oceanografen er destijds van uit dat dit fenomeen een jaarlijks terugkerende gebeurtenis zou zijn, maar sinds de jaren zeventig heeft het zich slechts sporadisch en gedurende korte perioden voorgedaan.

“2017 was de eerste keer sinds de jaren zeventig dat we zo’n grote, langlevende polynya in de Weddellzee hebben gezien.”

In 2016 en 2017 werd de Grote Circumpolaire Stroom rond de Weddellzee sterker. Eén resultaat is dat de diepe laag warm, zout water omhoog komt, waardoor zout en warmte zich makkelijker verticaal in het oppervlaktewater kunnen mengen.

“Deze stijging helpt verklaren hoe het zee-ijs smelt”, zegt Fabian Roque, hoogleraar fysische oceanografie aan de Universiteit van Göteborg en co-auteur van het artikel. “Maar naarmate het zee-ijs smelt, vult het het oppervlaktewater aan.” Dit moet op zijn beurt een einde maken aan het mengen. Daarom moet er een ander proces plaatsvinden om de polynya te laten doorgaan, en moet er ergens extra zout worden aangevoerd.

De onderzoekers gebruikten op afstand waargenomen zee-ijskaarten, observaties van onafhankelijke boeien en getagde zeezoogdieren, samen met een computationeel model van de toestand van de oceaan. Ze ontdekten dat terwijl de Weddell Sea Current rond Maud Rise stroomde, turbulente draaikolken zout naar de top van de zeeberg transporteerden.

Vanaf hier hielp een proces genaamd “Ekman-transport” het zout naar de noordkant van de Mud Rise River te transporteren, waar polynya voor het eerst werd gevormd. Ekman-transport omvat de beweging van water in een hoek van 90 graden in de richting van de wind die erboven waait, waardoor de oceaanstromingen worden beïnvloed.

“Ekman-transport was het ontbrekende sleutelingrediënt dat nodig was om de zoutbalans te verhogen en de vermenging van zout en warmte met het oppervlaktewater in stand te houden”, zegt co-auteur professor Alberto Navera Garabato, eveneens van de Universiteit van Southampton.

Polynyas zijn gebieden waar een enorme hoeveelheid warmte en koolstof wordt overgedragen tussen de oceaan en de atmosfeer. Zozeer zelfs dat het het warmte- en koolstofbudget van de regio zou kunnen beïnvloeden.

“De polynya-signatuur kan vele jaren in het water blijven nadat het zich heeft gevormd. Het kan de manier veranderen waarop het water beweegt en hoe stromingen warmte transporteren”, zegt professor Sarah Gill van de Universiteit van Californië, San Diego, een andere co-auteur van het onderzoek. . “In de richting van het continent zou het dichte water dat zich hier vormt zich over de Wereldoceaan kunnen verspreiden.”

Sommige van dezelfde processen die betrokken zijn bij de vorming van de polynya-slibstijging, zoals de opkomst van diep, zout water, leiden ook tot een algehele afname van het zee-ijs in de Zuidelijke Oceaan.

Professor Gill voegde hieraan toe: “Voor het eerst sinds de waarnemingen in de jaren zeventig begonnen, is er een negatieve trend in het zee-ijs in de Zuidelijke Oceaan, die rond 2016 begon. Daarvoor was het redelijk stabiel.”